基于Miseq的好氧反硝化菌源水脱氮的种群演变

为了研究好氧反硝化菌源水脱氮过程中水体微生物群落的演变,利用Miseq高通量测序法对投菌和对照两系统水体样本的微生物信息进行统计,并对两组样品进行了优化序列统计,OTU分布统计和分类学分析的基础分析;以及细菌群落结构,PCA,Rank-Abundance,Hcluster,Specaccum和OTU分布的高级分析.结果显示,投加贫营养好氧反硝化菌的源水系统的氮素得到有效去除,脱氮效果明显;层次聚类和主成分分析显示两系统内的群落结构发生变化,投菌系统与对照系统主要表现为变形菌和拟杆菌门;细菌主要门类和水质参数的相关性分析得出,水质指标对两系统群落变化作用明显;与此同时,投菌系统中有关氮循环的细菌有上升的变化过程. Miseq高通量测序研究源水脱氮过程的微生物种群演变可行,为研究原位生物脱氮过程的水体微生物群落演变提供技术支撑.     

金盆水库汛期高浊水径流的潜入及热分层水体水质响应

以西安金盆水库为研究对象,在汛期通过对河流区至库区的水温、浊度、DO和营养盐等水质指标进行连续监测,探究降雨径流的潜入规律及热分层水体水质动态响应特性.结果表明:在外界气温变化条件下,水库出现季节性热分层现象.汛期径流的汇入导致下温跃层消亡,热分层稳定性减弱;汛期径流水体携带大量颗粒态营养盐物质和泥沙以异重流形式潜入,其流态从过渡区的底层潜流向主库区间层流转变,潜入初期间层流厚度达20m.降雨早期异重流的潜入导致中下层水体的TN、TP、TOC显著增加,水体平均TN、TP、TOC、浊度最高分别超出平时0.2,2,0.6,16倍,水质呈现短时高污染负荷.底层潜流水体水温较高,大量沉降于沉积物中的颗粒态污染物分解速率加快,內源污染负荷进一步提高,底层水体中TN、TP、TOC浓度高达1.88,0.05,4.6mg/L;汛期可通过分层取水方案和排放高浊水来保障供水安全.     

分层水库温度梯度对扬水曝气原位控藻效果的影响

基于计算流体力学(CFD)方法,数值模拟了不同温度梯度条件下扬水曝气器外围流场及藻类浓度场,并与实际工程运行数据进行对比.当水深为80m、水面下30m内的温度梯度从0.17℃/m增加到0.73℃/m时,核心控藻区域的半径从100m增加到150m,控藻区域百分比从25.16%增大到28.60%,藻类完全混合的时间分别从16d增加到24d.在稳定条件下,藻类在补偿点以下的停留时间均大于48h,基本不受温度梯度的影响,藻类生长受抑制.藻类浓度模拟结果与实际工程运行结果吻合良好.推荐水库中扬水曝气器合理设计间距为250m.     

水源水库沉积物中重金属形态分布特征及其影响因素

利用BCR化学连续提取法和EDTA铵盐单一提取法,考察了微生物作用和不同环境条件(灭菌,未灭菌,好氧,厌氧,添加还原药剂Na2SO3)对饮用水源水库沉积物中重金属的含量和形态分布特征的影响.结果表明,微生物作用和不同环境条件对沉积物中重金属,特别是对Cd和Pb的含量及各形态(F1、F2和F3)分布有着显著的影响;微生物对有机质的矿化作用以及厌氧条件下的微生物还原作用分别是影响沉积物中Cd和Pb形态分布变化以及上覆水体中铁浓度变化的重要原因.沉积物中Cd和Zn具有潜在环境效应的各形态(F1、F2和F3)含量占总量的比例[(F1+F2+F3)/T]均高于灭菌条件下;以EDTA单一提取法表征重金属的生物可给态含量结果表明,不同重金属的生物可给性差异十分显著,Cd和Pb的生物可给态含量占总量的比例(B/T)最高值分别可达24.96%和39.56%,而Zn和Cr的B/T值均小于5%.沉积物中重金属的[(F1+F2+F3)/T]比值(y)和B/T比值(x)两者之间的线性关系为,y=0.96x+0.1388(R2=0.8704);重金属的潜在环境效应程度对沉积物中重金属总量变化趋势有着直接的影响,在沉积物-水界面,随着重金属各形态的潜在环境效应的增强,重金属通过沉积物-水界面由沉积物向上覆水体扩散的程度也随之加剧,对水源水库的水质可造成一定程度的潜在危害.     

大型商业建筑室内步行街商铺火灾荷载调查研究

以我国不同城市的5家大型商业建筑为调查对象,通过现场调查及数据统计分析等方法,对其室内步行街两侧329家商铺的火灾荷载进行调查研究。对不同经营业态商铺数量在所调查商铺总数中所占比例及其地面面积进行了统计,并且获得了商铺内部可燃物种类、数量、质量、分布等情况。按照不同的经营业态,对所调查店铺的火灾荷载密度进行了统计和计算,得出了3种不同分位值的火灾荷载密度,并比较分析了不同经营业态店铺的火灾荷载密度,为大型商业建筑火灾危险性分析及火灾场景设定提供了基础数据。     

水源水库藻类功能群落演替特征及水质评价

为了解水源水库的藻类功能群落时空演替特征及水质变化,以李家河水库为例, 2018年9月～2019年6月对藻类及水质因子开展连续监测,采用功能类群划分方法对水库藻类进行了识别与分类,探讨了藻类功能群落与水质间关系,并结合WQI指数法进行水质评价.结果表明,本研究共获得藻类56种,隶属于4门28属,可划分为15个功能群类,其中优势藻类功能群落分别为B、 D、 G、 J、 L_0、Mp、 P、 W_1和X_1;李家河水库藻类结构呈现明显的季节性特征,混合期藻密度明显低于分层期,其中混合期的主要功能藻种为小球藻和小环藻,分层期的主要功能藻种为舟形藻和针杆藻.冗余分析(RDA)表明,水温、混合层深度和RWCS指数是驱动藻类演替的主要因子;WQI分析结果显示李家河水体水质为"良好",混合期水质略好于分层期.本研究指出扬水曝气系统可改变藻类功能群落的演替特征,有效改善水源水库水质,保障了饮水供水安全.     

人工强制混合充氧及诱导自然混合对水源水库水质改善效果分析

为探究人工强制混合充氧与诱导持续混合对水质改善的影响及人工强制混合与自然混合的衔接条件,以李家河水库为例,于2017年6月至2019年4月开展水质及水文气象指标监测,分析自然过程及人工诱导混合过程各时期水温、溶解氧及水质变化特征.结果表明:①自然过程分层期持续时间长,混合期仅为2.5个月,人工诱导混合过程通过扬水曝气系统的运行, 9月底水体达到完全混合且进入降温期,诱导自然混合条件具备,表层水温、平均气温分别为20.17℃和16.5℃,此时系统关闭后水体持续自然混合,混合周期延长至5.5个月;②自然过程污染物浓度较高,混合期表层污染物浓度呈现先增加后降低的趋势,氧跃层伴随热分层出现,底部厌氧周期达6个月;③相较于自然过程,人工诱导混合过程水体等温层厌氧消除且污染物控制效果良好, 10月至翌年3月同期底层NH~+_4-N、 TP、 Fe和Mn浓度的削减率为76.2%、 75.5%、 82.2%和82.1%,均达到地表水环境质量标准,人工诱导混合过程有利于水质改善及混合作用时效的延长.     

温和预氧化提高后续生物修复石油污染土壤

为得到一种能促进后期生物阶段高效降解石油烃(TPH)的温和Fenton预氧化方式,本文考察了不同Fenton预氧化过程中羟基自由基(·OH)特征、后续生物修复过程中营养消耗、土著菌活性(CO_2)以及TPH去除量的差异,结果表明,温和Fenton预氧化组(·OH存在时间:73 h;双氧水浓度:225 mmol·L~(-1))中·OH存在时间短H_2O_2用量少,残余细菌活性高,后续对石油的生物降解率高,不加菌就能够达到与加菌相同的修复效果(TPH去除率38%左右).且在不加菌的条件下,后期生物阶段TPH去除率,温和预氧化组(38%)要高于普通预氧化组(15. 32%～33. 15%).进一步分析各链烃的去除效果,发现在后续生物修复阶段,温和预氧化组能减少对链烃组分(C17～C21)的抑制;而对比各组的土著菌活性,发现温和预氧化可以适当刺激土著微生物生长并提高其活性,这些因素均有利于TPH的去除.温和预氧化在后期生物修复阶段对TPH的去除不加菌就能够达到与加菌相同的处理效果,是一种低成本可行的修复方式.     

雄安新区-白洋淀冬季冰封期水体溶解性有机物的空间分布、光谱特征及来源解析

运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC)以及紫外-可见光谱技术(UV-vis),对雄安新区-白洋淀冬季冰封期不同特征区域水体溶解性有机物(DOM)的空间分布、光谱特征以及来源进行解析.结果表明,冬季冰封期白洋淀水体DOM吸收系数无特征峰,不同特征区域的差异显著;表层水体DOM与底层水体DOM的吸收系数差异不明显;冰封期白洋淀水体的E3/E4均大于3. 5,说明DOM以低腐殖质成分为主,E2/E3为6. 35±0. 72,表明DOM中小分子量的居多,而且SR为1. 33±0. 14均大于1,显示DOM主要为生物源;三维荧光通过PARAFAC解析出3种组分,分别为类酪氨酸(C1)、类色氨酸(C2)和陆源腐殖质(C3);对3个组分进行相关性分析,结果显示C1与C2之间具有显著的相关性(P 0. 001);白洋淀各个特征区域间的DOM总荧光强度和各荧光组分荧光强度呈现显著的差异(P 0. 01); DOM的总荧光强度以及各组分的荧光强度均呈现出唐河入淀口高、烧车淀低的特征,C1+C2是DOM的主要成分;冰封期白洋淀水体的DOM生物源指数(BIX)为1. 23±0. 18,荧光指数FI为2. 30±0. 16 ( 1. 8),表明白洋淀DOM来源于生物活动并且以自生源为主,与腐殖程度指标(HIX)的结果相吻合; PCA结合Adonis分析显示,白洋淀不同区域水体DOM的光谱特征差异明显(P 0. 05),表层与底层的DOM光谱特征相近(P 0. 05);并且组分C1、C2、C3与DOM特征参数(HIX、BIX、Fn280、Fn355)以及水质参数(总氮、高锰酸盐指数、溶解性总磷)构建的多元线性回归方程显著相关性(P 0. 001).综上,通过对冬季冰封期白洋淀各个典型淀区水体DOM光谱特征进行研究,可以为分析白洋淀水体有机物污染特征和白洋淀的水质管理提供技术支持.     

金盆水库沉积物磷的来源及分布特征

为探究分层型水源水库沉积物中磷的来源与分布特征,以西安金盆水库为对象,针对2017年3～11月金盆水库水体、沉降颗粒及沉积物柱状样品总磷(TP)含量及形态分布特征进行研究.结果表明,金盆水库主库区表层沉积物总磷含量及形态分布受水体颗粒磷(PP)沉降作用明显,相关系数r~2=0. 877 5;同时表层沉积物总磷含量还受到沉积物内部生物地球化学的共同作用. 6～8月金盆水库水体藻类剧烈繁殖演替,繁殖过程中大量失去活性、死亡的藻类不断向底部水体沉积,形成以藻类等颗粒磷为主导的内源污染,沉降颗粒总磷含量达(753. 51±17. 11) mg·kg~(-1),表层沉积物总磷含量随之增加,以铁铝结合态非活性磷(NaOH-nrP)为主; 9～11月进入汛期,径流水体携带大量泥沙等负荷较大的污染物汇入水库,使得水体颗粒磷浓度相应增大,然而由于单位质量泥沙中总磷含量占比较小,导致径流过程中表层沉积物总磷含量逐渐降低,泥沙径流过程中颗粒磷以无机态的钙磷(Ca-P)和残渣态磷(rest-P)为主,二者约占沉积物总磷(TP) 55. 8%～66. 2%,受颗粒沉降影响相对较大.活性磷(SRP)、铁锰螯合态磷(BD-P)和铁铝结合态活性磷(NaOH-srP)这3种形态磷较活跃,在环境条件的变化(主要是氧化还原条件)下发生一系列迁移转化,受沉积物内部生物地球生物化学过程作用明显.